种业迈进第四次科技革命时代，如何创新？万建民、邓兴旺等10多位大咖同台献策！
当前，生物技术、信息技术、智能技术等高新技术迅猛发展，种业正迈入第四次科技革命时代。新形势下，如何推进作物育种与生物技术的融合发展，提升种业科技自主研发与创新能力？
12月14-16日，受农业农村部种业管理司委托，国家良种攻关种业理论创新组和黑龙江省农业科学院在哈尔滨召开2019年作物分子育种技术培训与创新应用研讨交流会，10多位专家作主题报告，研讨交流作物分子育种技术发展与应用，发挥全国作物育种行业协同创新优势，促进我国作物分子育种技术创新、应用和人才培养。
黑龙江省农业科学院院长李文华、中国农业科学院副院长万建民院士、农业农村部种业管理司副司长孙好勤出席开幕式并致辞。
重点推进科研单位与企业“双主”融合发展
“种业正迈入第四次科技革命的时代。不加快创新不行，没有重大的技术突破不行，不推动原始创新不行。”孙好勤在开幕式上说。
2017年以来，农业农村部成立国家良种联合攻关种业理论创新组，汇聚全国优势力量，聚焦育种前沿理论技术，凝心聚力，协作创新，在“阐析作物种质资源形成与演化机制，揭示重要性状形成的分子基础，挖掘丰产优质绿色新基因，鉴定创制高值作物新种质，突破单倍体、基因编辑、全基因组选择、分子设计等主要作物育种核心技术，构建完善水稻、小麦、玉米和大豆资源数据库和芯片”等方面，取得了阶段性成效。
当前，技术不断革新，我国种业对外开放的步伐不断加快，品种保护的力度不断加大。孙好勤指出，这种形势下，迫切需要抢抓机遇，强化自主创新，抢占种业科技制高点，在基础研究上大突破，在资源材料上大整合，在育种技术上大集成，在产业链条上大贯通。
“最重要的是要推进‘双主’融合发展。”孙好勤强调，一是科研单位在原始创新中的主力军作用。二是企业在技术创新和应用中的主体作用。“主体要主动与主力军对接，主力军要主动融入主体，才能形成创新的强大合力。”
下一步，种业管理司将会同有关部门加强创新载体建设，加大基础研究投入，培植一批有竞争力的种业重点实验室，搭建一流科研平台，挂牌支持一批种业基础理论研究、育种关键突破技术创新、种质资源深度挖掘、规模化测试鉴定、品种展示示范等共性平台。
开幕式现场
嘉宾精彩观点
万建民
加强原始创新和集成创新
驱动农业高质量发展
“生物技术是推动种业发展的新引擎，是提升种业竞争力的战略利器。”种业理论创新组组长万建民院士指出，依靠生物技术创新驱动，培育现代种业，对保障食物安全和营养健康、促进绿色发展具有重要意义。
种业理论创新组组长、中国农业科学院副院长万建民院士
从国际看，基因工程育种技术发展呈现什么趋势？万建民谈到7点：植物基因组学研究取得重大突破；复杂性状基因克隆及遗传网络解析不断深入；新基因的挖掘与利用成为竞争焦点；育种技术向高效、精准、智能化发展；技术突破引发产业变革；品种研发呈多元化、高新化发展态势；生物种业呈高增长态势；生物产业成为各国发展的战略重点。
技术要发展，面临什么挑战？万建民指出，核心技术创新尚需加强，基础研究与育种应用结合不够紧密，品种创新不能满足新时期发展需求，基因工程产业化程度低。
“随着组学和生物技术的迅猛发展，作物育种新技术、新方法不断涌现和完善。”万建民指出，下一步，要加强原始创新和集成创新，实现“基因发掘规模化、基因操作高效化、品种设计工程化、生物育种体系化”，培育突破性新品种，推动农业供给侧结构性改革和农业高质量发展。
邓兴旺
第三代杂交育种技术流程化生产不育系
杂交优势利用是我国粮食安全生产体系的核心技术之一。现有的作物杂交育种技术体系居国际领先地位，但仍存在一些亟待改进的问题。例如三系法（第一代杂交稻技术），由于恢保关系的制约，难以充分利用种质资源培育出优质、多抗、强优势组合；两系法（第二代杂交稻技术），不育系的育性受环境温度影响，杂交制种存在风险。
怎样解决隐性雄性核不育系的种子规模化繁殖技术障碍，实现杂交水稻配组自由，安全制种的理想目标？
北京大学现代农学院教授邓兴旺
应对挑战，北京大学现代农学院教授邓兴旺团队研发出第三代杂交育种技术，实现流程化生产不育系。第三代水稻杂交育种技术有效解决现有二系、三系法在杂交育种、制种中的技术瓶颈问题，具有不受恢保关系制约，配组自由；花粉育性不受光温影响，制种安全；不育系及杂交种均不含有转基因等优势。第三代小麦杂交育种技术体系研究也取得有效进展，为完成可大规模商业化小麦杂交育种体系打下了坚实基础。
林敏
合成生物技术引领未来农业发展
“合成生物学是一个崭新的科学前沿。”中国农业科学院生物技术研究所研究员林敏表示，合成生物学创建的合成生物，作为工具应用，将催生新一代生物技术，推动生命科学从“认识生命” 走向“合成生命”的新阶段，被认为是改变世界的颠覆性技术之一。
我国合成生物领域起步略晚、进展很快。林敏介绍，在科技部973、863等计划的支持下，我国合成生物学研究取得了长足进步，目前论文和专利数量仅次于美国，位居世界第二；在代谢途径正交设计、新酶设计等方面取得突破，与国际水平并行，为人工合成生物体系的设计提供了重要基础；在人工生物系统的理论与应用基础研究方面取得多项突破，实现了人工生物系统从理论走向应用的飞跃，达到国际先进水平；在植物提取物合成、重要材料与化学品生物制造方面构建了一系列细胞工厂，实现了目标产品从无到有、从少到多的生物制造，部分产品已进入产业化，处于国际领先水平。
林敏指出，合成生物技术引领未来农业发展，可为高光效高产、生物固氮节肥增效、非生物抗逆（节水耐旱等）和细胞工厂（未来食品）等世界性农业生产难题提供革命性解决方案。
李新海
加强玉米种质创新与育种技术研究
2019年中国玉米种植面积6.19亿亩，饲料加工增加900万吨，工业原料增500万吨，预计2020年市场年度将可能缺口2000万吨左右。
种业理论创新组秘书长、中国农业科学院生物技术研究所所长李新海
“产业发展需要丰产优质绿色品种，提高品种改良效率。”种业理论创新组秘书长、中国农业科学院生物技术研究所所长李新海研究员指出，杂种优势群是种质改良的理论基础；提高优良等位基因频率是种质改良的核心；抗逆性是种质改良的选择；而生物技术是提高种质效率的重要手段。
李新海认为，育种原始创新能力薄弱、种质改良技术有待加强、品种创新尚不能满足多元化需求，是目前玉米遗传改良与种质创新中的挑战。如何应对？要强化种质改良的基础研究、强化种质改良新技术研究、强化种质改良技术流程规范化、强化新种质创造、强化新品种培育。“加强多元化品种选育，培育高产优质、抗逆广适、优质专用、资源高效的品种，也要加强高效制种、种子检测、加工技术等方面的研究。”
张学勇
解析基因组大片段是未来小麦育种理论的中心内容
“产量是永恒的主题，但不同时期又有明显的时代特征目标。”中国农业科学院作物科学研究所研究员张学勇以小麦育种选择基因组的非对称性及骨干亲本遗传效应解析为题作报告。他指出，小麦育种早期选择的基因数量要更多一些，光合作用系统是重点；后期选择目标更趋于集中，淀粉合成通路是选择的重点。怎样从基因组水平认识和解析骨干亲本？张学勇指出，小麦育种中存在比较多的基因组大片段（单元型区段）现象，在优良品种中呈现高频传递，它们往往与重要农艺性状相关联，解析其组成应是未来小麦育种理论的中心内容。
邱丽娟
发掘大豆种质资源多样性促进遗传改良
种质资源是育种的源头，目前全球大豆资源约17万。中国农业科学院作物科学研究所研究员邱丽娟表示，大豆资源多样性已在发掘优异等位基因和优良特性，培育品种中利用，为大豆基础和应用研究提供了材料支撑；大豆演变机制的解析加深了对资源多样性和适应性认识，为基因编辑等分子设计育种及加速改良提供了理论依据；表型组、大数据及智能化技术在资源多样性发掘中的运用将会给大豆遗传改良带来革命性的变化。
王益华
解析谷蛋白转运机理，改良稻米蛋白品质
贮藏蛋白是稻米中的第二大类营养物质，其含量和组成直接影响稻米的各项品质指标和营养价值。稻米贮藏蛋白主要由谷蛋白，醇溶蛋白和球蛋白构成，其中谷蛋白含量最高。“挖掘利用调控谷蛋白转运途径的重要功能基因，对改良稻米蛋白品质有重要意义。”南京农业大学教授王益华表示，57H突变体是谷蛋白转运分子机理解析的理想遗传资源，目前团队已经筛选获得了一批谷蛋白57H突变体，取得一定研究成效，后续研究目标是构建谷蛋白转运完整的分子网络途径，为蛋白质含量和组成的精细调控提供理论、基因和材料支撑。
夏先春
分子标记应用主要集中在品质改良及抗病基因聚合
“分子标记辅助育种准确有效、简单经济、高通量。”中国农业科学院作物科学研究所研究员夏先春团队在2006-2019年，每年对7000-10000份材料进行了检测。他对分子标记应用进行小结表示，每年做15-20个重点组合，供体亲本也具有良好的农艺性状；分离世代大群体，田间先进行农艺/产量性状选择，室内考种，入选个体再进行标记检测；高代品系进行品质检测和抗病鉴定，确认标记检测的效果；标记应用主要集中在品质改良及抗病基因聚合，农艺性状改良主要是田间直接选择；利用分子标记进行全基因组检测，淘汰携带不良等位基因的个体/家系。
赖锦盛
全基因组技术助力选择育种
“大多数的农艺性状都是由许许多多效应值很低的位点构成的。”中国农业大学教授赖锦盛表示，常规育种需要对所有组合全部多年多点表型（产量）测试，而全基因组选择技术通过建模群体、预测群体进行选择育种，高效便捷，可以大幅降低成本。全基因组选择育种需要什么条件？要有高通量低成本基因型分析方法：芯片、测序（GBS），以及全基因组预测模型（算法）：DL。他介绍了高通量、低成本的基因型分析技术-hGBS，hGBS能够有效富集基因的外显子区域，整个流程操作简单，成本低廉，适用于大规模群体，适用于不同物种。
田志喜
加速大豆分子设计育种体系建设，突破育种瓶颈
提高产量是解决我国大豆进口的关键。大豆育种存在哪些瓶颈？中国科学院遗传与发育研究所研究员田志喜表示，一是遗传多样性丢失，二是性状的关联。如何应对大豆育种难题？通过中国科学院战略性先导科技专项（A类）“分子模块设计育种创新体系”的实施，已经鉴定到若干高产、优质分子模块，解析了部分重要农艺性状的模块耦合效应，创制了一批大豆优异种质材料，成功培育多个高产、优质的初级模块大豆新品种，初步建立了大豆分子模块设计育种体系。
谷晓峰
表观遗传学研究和育种是品种选育新路径
“表观遗传学研究和育种是培育高产稳产品种的新路径和方法。”中国农业科学院生物技术研究所研究员谷晓峰表示，表观遗传对作物产量、环境适应性等起着关键调控作用。他指出，作物表观遗传调控技术在精准调控复杂性状中起着核心作用，是响应环境信号的关键因素，提供基因工程前沿技术支撑；表观遗传设计育种则通过全基因组表观修饰位点的选择，结合智能预测及响应，通过辅助和设计育体系种创制新品种。
夏兰琴
CRISPR-Cas介导的基因组精准编辑技术加速育种进程
以CRISPR-Cas系统为代表的基因编辑技术可对靶标基因进行定点敲除、插入、替换等，快速进行基因功能分析，定向创制农作物新种质，已成为农作物改良的重要工具和研究热点。
中国农业科学院作物科学研究所研究员夏兰琴介绍，目前利用CRISPR编辑了18个以上不同的农作物，编辑性状超过18个不同农艺性状。国际上，2017年美国利用CRISPR编辑农作物进入田间实验的已达300例以上，Calyxt 公司于2019年3月宣布基因编辑高油酸大豆商业化生产，杜邦先锋的CRISPR基因编辑糯玉米即将进入商业化生产。“我国农作物基因编辑近年取得重要进展，处于世界领跑或并跑地位。”夏兰琴指出，基因编辑介导的同源重组进行优异等位基因替换，在农作物改良中具有重要意义。目前，利用基因编辑介导的同源重组，进行等位基因替换或定点整合，效率低、成功报道少，仍然具有挑战性。
中国农业科学院作物科学研究所研究员夏兰琴
联系农财君丨18565265490 新时代 新种业
南方农村报丨农财宝典
可能你还想了解
KNOW MORE